通過TinySA看頻譜儀原理

這是一篇國外大哥對(duì)TinySA的原理分析，視頻中繪制了TinySA的設(shè)計(jì)框圖。TinySA是荷蘭一位牛人Erik開發(fā)的，并進(jìn)行了源碼開源，最近我在學(xué)習(xí)的就是這個(gè)開源項(xiàng)目，幾個(gè)月時(shí)間，對(duì)它的原理有了一些理解。

信-號(hào)-接-收

這個(gè)設(shè)計(jì)主要的內(nèi)容就是信號(hào)接收，接收有兩種方式：

1、0-350MHz，采用二級(jí)混頻，第一級(jí)混頻為mini-circuits公司生產(chǎn)的ADE-25，這是一顆二極管架構(gòu)的混頻器；

第二級(jí)混頻在SI4432內(nèi)部。

2、260-960MHz，采用Direct模式，直接進(jìn)入SI4432內(nèi)部進(jìn)行混頻并計(jì)算。

相比之下，第二種方式的精度肯定是更低。

濾-波-器

總共用了兩種：LPF、BPF

LPF

從框圖上看，第一種方式，先是經(jīng)過衰減器、LPF然后才進(jìn)入混頻器，這個(gè)LPF采用的是集總元器件（貌似叫橢圓濾波器）的方式本來是想用HFSS仿真一下，但是出于電腦原因，跑HFSS相當(dāng)吃力了，再者這個(gè)LPF不需要太精確，個(gè)人認(rèn)為原理圖仿真即可，Layout的時(shí)候盡量優(yōu)化走線以及器件布局的寄生參數(shù)也就足夠了，看到網(wǎng)上的更高頻率的頻譜儀設(shè)計(jì)才用到微帶濾波器，那個(gè)就很有必要仔細(xì)仿真了。我就偷懶直接用ADS進(jìn)行了原理圖的仿真

設(shè)計(jì)完之后，調(diào)試參數(shù)時(shí)學(xué)習(xí)到的點(diǎn)就是LNA和PA的匹配上，這些官方都有詳細(xì)的手冊(cè)和推薦參數(shù)，另外就是我使用的有源晶體，SI4432推薦使用30MHz的晶體，有源晶體有兩個(gè)不一樣的地方：

1、需要關(guān)閉芯片內(nèi)部的自動(dòng)調(diào)諧功能，也就是晶體的匹配電容，假如你使用無源晶體，那就需要注意選型上要和芯片最大補(bǔ)償電容相匹配；

2、另一個(gè)就是輸出的是方波，都知道方波的諧波成分相當(dāng)多，這個(gè)在我調(diào)試過程中真是感受頗深，需要在時(shí)鐘上增加濾波消除諧波成分，正好套用以上的橢圓濾波器，修改參數(shù)調(diào)試發(fā)現(xiàn)效果相當(dāng)好，雙重驗(yàn)證這個(gè)LPF的效果，不過最終綜合考慮下還是簡(jiǎn)單選擇了RC濾波，就幾十M的頻率用牛刀有點(diǎn)瞎搞了。另外值得一提的是雖然datasheet上有說明可以根據(jù)接收頻率調(diào)整晶體以適配接收靈敏度的優(yōu)化，并指出詳情請(qǐng)聯(lián)系官網(wǎng)，官網(wǎng)上提問，無奈太過渺小沒有得到回應(yīng)。

BPF

實(shí)際是一顆SAW濾波器，需要注意的是參數(shù)選型，因?yàn)閷?shí)際我發(fā)現(xiàn)根本買不到作者用的SAW濾波器，所以對(duì)參數(shù)進(jìn)行了了解，有三個(gè)主要參數(shù)：帶寬、阻抗、插入損耗。

帶寬：不能太大，推薦600K左右；

阻抗：50歐，對(duì)于非50歐的，輸入輸出需要LC匹配，參考datasheet，另外就是Layout需要注意GND的連接，建議L2接地以增加隔離；

插損：小于3dB，否則接收靈敏度會(huì)嚴(yán)重受影響，當(dāng)然前面的LPF的插損也一樣較為關(guān)鍵。

好了，這就是目前DIY學(xué)習(xí)記錄的內(nèi)容。后面看作者又出了升級(jí)版，有機(jī)會(huì)再研究研究。

審核編輯：湯梓紅